3 Теоретическое рассмотрение шумовых свойств фоторезисторов при совместном действии напряжения и фоновой засветки

3.1 Экспериментальные результаты по шумам фоторезисторов из CdSe

В работах [11-12] приведены результаты экспериментальных исследований шумов фоторезисторов из CdSe, в которых показано, что зависимость спектральной плотности шума фоторезистора от напряжения смещения немонотонным образом зависит от мощности фоновой засветки: существует диапазон напряжений и мощностей засветки, при которых напряжение шума фоторезистора уменьшается в несколько раз. Также экспериментально наблюдались квазипериодические колебания напряжения шума.

Образцы и методика измерения.

В качестве образцов для исследования использовались промышленно выпускаемые фоторезисторы марок СФ3-4Б и ФР-764, изготовленные из селенида кадмия со структурой вюрцита. Фоторезисторы из полупроводника n-типа проводимости представляли собой тонкую пленку с размерами фоточувствительной площадки L² =(5,8×5,8)мм² и темновым сопротивлением R0 от 3 до 15 МОм. Освещаемая поверхность пленки покрывалась просветляющим покрытием из TiO2 толщиной около 70 нм. Ширина запрещенной зоны селенида кадмия ΔEg =1,74 эВ, подвижности электронов и дырок составляли соответственно μ_n =800 см²/(В* с), μ_p = 50 см²/(В* с).

Экспериментальные исследования проводились на аппаратно-программном комплексе, собранном на базе микрочипа ADuC812.

Схема входной цепи регистрации изменения параметров фоторезистора (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1- Входная цепь схемы регистрации сигнала и шума

Исследовались зависимости шумового напряжения U_ш фоторезистора марки СФ3-4Б, измеренной на заданной частоте регистрации в единичной полосе частот, от величины прикладываемого к фоторезистору постоянного напряжения V при действии фоновой засветки регулируемой мощности P_ф .

На рисунке 3.2 показана зависимость спектральной плотности шумового напряжения для фоторезистора марки ФР-764, от напряжения смещения и мощности фоновой засветки на частоте 1кГц и при P_ф = 3 отн.ед. В области напряжений V > 5 В обнаружена группа следующих друг за другом минимумов шума. С ростом мощности засветки глубины минимумов уменьшались, а сами минимумы смещались в область больших напряжений смещения.

Рисунок 3.2 - Квазипериодические колебания

шума в условиях фоновой засветки

На рисунке 3.3 показана зависимость спектральной плотности шумового напряжения U_ш фоторезистора марки СФ3-4Б, от напряжения смещения и мощности фоновой засветки на частоте 1кГц и при P_ф = 3 отн.ед. Из рисунка следует, что увеличение P_ф приводит к появлению глубокого минимума шума в области средних значений V с последующим ростом, а затем уменьшением его глубины и перемещением в область малых V .

Рисунок 3.3 - Зависимость спектральной плотности шумового напряжения

Результаты исследования поведения минимума шума с ростом мощности засветки P_ф представлены на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 - Зависимости параметров минимума от мощности фоновой засветки.

На вставке рисунка 3.4 показано определение параметров минимума шума: V_min –положение минимума на оси напряжений (кривая 1); ΔV_min – полуширина минимума (кривая 2), ΔU_ш –глубина минимума (кривая 3). По графику видно, что указанные параметры резко уменьшаются с ростом мощностей засветки. Однако глубина минимума в области малых P_ф имеет подъем, сменяющийся спадом при P_ф >3,5 отн. ед.